高考化学考点21 氮及其重要化合物

一、氮气1氮气的循环2物理性质 氮气是无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。3分子结构电子式： 结构式：NN4化学性质（1）与O2反应 N2O22NO（2）与H2反应 N2+3H22NH3（3）与Mg反应 N2+3MgMg3N25用途 作保护气；医疗上用作冷冻麻醉剂；合成氨等。（1）N2约占空气总体积的78%、总质量的75%。（2）N2中氮元素处于中间价态，既可表现还原性，又可表现氧化性。（3）N2可作保护气，是因为在通常情况下N2的化学性质很稳定，不与O2、酸、碱等发生反应；性质稳定是由氮气分子内氮氮三键的键能大决定的。二、氮的氧化物1氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。2NO和NO2的比较NONO2颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶于水与O2反应2NOO2=2NO2与H2O反应3NO2H2O=2HNO3NO实验室制法3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+ 2NO+4H2O，只能用排水法收集Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O，只能用排空气法收集对人体、环境的影响（1）与血红蛋白结合，使人中毒（2）转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾3氮氧化物对环境的污染和防治（1）氮的氧化物都是有毒气体，都是大气污染物。（2）空气中的NO2等是造成光化学烟雾的主要因素。（3）空气中的NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等。（4）污染的种类大气污染光化学烟雾：NOx与碳氢化合物在紫外线作用下发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾酸雨：NOx排入大气后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨水降到地面，就有可能形成酸雨水体污染水体富营养化（5）常见的NOx尾气处理方法碱液吸收法：NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O催化转化：在催化剂、一定温度下，NOx可与氨反应转化为无毒气体(N2)和H2O或与CO反应转化为无毒气体（N2和CO2）。一般适用于汽车尾气的处理。三、氨和铵盐来源:Zxxk.Com1氨（1）物理性质氨气是无色有刺激性气味的气体，易液化可作制冷剂，常温、常压下，1体积的水可溶解700体积的氨气，可由喷泉实验证明。（2）化学性质还原性：与氧气反应：4NH35O24NO6H2O。与酸反应：与氯化氢反应：HClNH3=NH4Cl。现象：冒白烟。应用：用于NH3与挥发性酸的互相检验。与水反应：NH3H2ONH3H2O，NH3H2O发生电离：NH3H2ONH4+OH，氨的水溶液叫氨水，呈弱碱性。（3）氨气的制法用铵盐和碱制取用浓氨水制取方法化学方程式气体发生装置加热浓氨水NH3H2ONH3+H2O浓氨水+固体NaOHNaOH溶于水放热，促使NH3H2O分解，且OH浓度的增大有利于NH3的逸出浓氨水+固体CaOCaO与水反应，使溶剂（水）减少；反应放热，促使NH3H2O分解，NH3逸出。NH3H2O+CaONH3+ Ca(OH)2工业制法：N23H22NH3（4）用途：化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素，用作制冷剂。（1）氨的电子式为，结构式为，分子构型为三角锥形。（2）氨是中学阶段所学的唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，利用这一点，可以在推断题中作为解题的突破口。（3）氨水中含有三种分子（H2O、NH3H2O、NH3）和三种离子（OH、NH4+、H+），其中含量最多的是NH3H2O，但计算其物质的量浓度和溶质质量分数时，氨水的溶质以NH3代入。（4）氨水中存在平衡：NH3+H2ONH3H2ONH4+OH。生成的一水合氨（NH3H2O）是一种弱碱，很不稳定，受热会分解：NH3H2ONH3H2O。当氨水作反应物时，在离子方程式中用分子式表示。2铵盐（1）物理性质 铵盐都是白色或无色晶体，都易溶于水。（2）化学性质（3）NH4+的检验四、硝酸实验室中HNO3保存在棕色、细口、磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶中，并放置在避光处。硝酸的保存与其性质有着密切关系。1物理性质 硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味。2化学性质（1）不稳定性 化学方程式：4HNO34NO2O22H2O。（2）强氧化性 硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。与金属反应稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O；浓硝酸与铜反应：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。与非金属反应浓硝酸与C的反应：C4HNO3(浓)CO24NO22H2O；与还原性化合物反应：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2等还原性物质。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe24H=3Fe3NO2H2O。（3）与有机物反应硝化反应(与反应)：带有苯环的有机物与硝酸反应生成带有硝基的有机物。颜色反应：蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。3的检验试液浓缩后，加入浓硫酸和Cu片，出现蓝色溶液和红棕色气体。若待测液较稀，相当于Cu与稀硝酸反应，产生无色气体NO，现象不明显。因此可将稀溶液浓缩后再检验。考向一 氮的氧化物性质与相关计算有关氮的氧化物溶于水的计算，从反应实质看都是氧化还原反应。可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析，简化计算过程。如NOx与O2、H2O转化为硝酸的计算，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。NO2和NO有如下反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NO+O2=2NO2 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 （1）NO和NO2的混合气体NO、NO2的混合气体溶于水时仅涉及反应，可利用气体体积变化差值进行计算：V剩=V(NO)原+V(NO2)。（2）NO2和O2的混合气体NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应，其计算如下表：x=0x4反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应NO2过量，剩余气体为NO（3）NO和O2的混合气体NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应，其计算如下表：x=0x反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应NO过量，剩余气体为NO典例1 现有等体积混合而成的4组气体：NO2NO、NO2O2、HClN2、Cl2SO2。现将其分别通入体积相同的试管中并立即倒立在足量水中，试管内水面上升的高度分别为h1、h2、h3、h4，则高度关系是Ah4h2h3h1Bh4h3h2h1Ch2h3h1h4Dh3h2h1h4满整支试管，故选A。【答案】A1如图所示，试管中盛装的气体呈红棕色，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水面继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，对原试管中盛装的气体的说法正确的是来源:Zxxk.ComA可能是N2与NO2的混合气体B可能是N2O气体C可能是NO与NO2的混合气体D只可能是NO2一种气体考向二 氨与铵盐的性质及应用典例1 下列有关氨或铵盐的说法不正确的是A.NH3属于弱电解质B.可用湿润的红色石蕊试纸检验氨气C.用盐酸滴定氨水，当溶液呈中性时，c()=c(Cl)D.常温时，0.1molL1NH4Cl溶液加水稀释，的值不变加水稀释，由于温度不变，所以 的值不变，即的值也不变，故D正确。答案选A。&网【答案】A2下列说法中正确的是A所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3B硝酸铵受热易分解爆炸，实验室常用加热氯化铵与氢氧化钙的固体混合物制备氨气C在盛有硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2溶液的试管中，滴加少量NaOH溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝D铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性考向三 喷泉实验典例1 某同学仿照喷泉实验原理在实验室里做了一个“喷烟实验”。如图所示，在甲、乙两个烧瓶中分别装入X、Y两种无色气体，胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液，实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶中，然后打开止水夹，便可看到甲烧瓶中的导管喷出白色的烟，同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅最后褪为无色。则X、Y分别为ANH3和HCl BHCl和NH3 CSO2和HCl DNO和HCl【答案】A3如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉现象的是 A挤压装置的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹B挤压装置的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹C用鼓气装置从装置的a处不断鼓入空气并打开止水夹D向装置的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹喷 泉 实 验（1）喷泉实验的原理当挤压胶头滴管胶头，使少量水进入烧瓶后，气体在液体中溶解度很大，在短时间内产生足够大的压强差(负压)，则打开止水夹后，大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中，在尖嘴导管口形成喷泉。（2）形成喷泉的气体与液体组合极易溶于水的气体(NH3、HCl等)与水可形成喷泉；酸性气体与NaOH溶液组合能形成喷泉。气体 HCl NH3 CO2、Cl2、H2S、SO2 NO2+O2 CH2=CH2吸收剂 水或氢氧化钠溶液 水或盐酸 氢氧化钠溶液 水 溴水（3）喷泉实验成功的关键盛气体的烧瓶必须干燥；气体要充满烧瓶；装置不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体能快速反应。（4）喷泉实验的几种常见装置说明：装置中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松开后片刻即形成喷泉现象。考向四 氨气的实验室制法典例1 下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某化学性质,其中能达到实验目的的是A.用装置甲制取氨气B.用装置乙除去氨气中的水蒸气C.用装置丙验证氨气具有还原性D.用装置丁吸收尾气【答案】C4为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。实验操作检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气发生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C，塞紧瓶塞，如图所示。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。用酒精灯加热反应管E，继续通氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保持不变时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，片刻后F中的溶液变红。回答下列问题：（1）检验氢气纯度的目的是 。（2）C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象是 ，防止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹b的原因是 ，C瓶内气体的成分是 。（3）在步骤中，先加热铁触媒的原因是 。反应管E中发生反应的化学方程式是 。NH3制取实验中3个方面的创新（1）NH3制取原理的创新实验室制取少量NH3，可不用铵盐和碱混合共热，而采用常温下将浓氨水滴加到固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)上，来制取NH3。（2）NH3制取装置的创新（3）NH3吸收装置的创新考向五 硝酸与金属反应的计算典例1 将11.2 g的MgCu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反应产生的气体x(假定产生的气体全部逸出)。再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，产生21.4 g沉淀。根据题意推断气体x的成分可能是A0.3 mol NO2和0.3 mol NOB0.2 mol NO2和0.1 mol N2O4C0.6 mol NOD0.1 mol NO、0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4【答案】D55.6 g Fe全部溶于一定浓度、200 mL的HNO3溶液中，得到标准状况下的气体2.24 L，测得反应后溶液中的浓度为1.25 molL1。若反应前后溶液体积变化忽略不计，则下列有关判断错误的是A反应后溶液中铁元素以Fe3+、Fe2+形式存在B反应后的溶液最多还能溶解2.8 g FeC2.24 L气体可能是NO、NO2的混合气体D原HNO3溶液的浓度为1.75 molL1硝酸与金属反应的计算方法（1）硝酸与金属反应的计算模型（2）计算技巧1下列有关氮元素的单质及其化合物的说法正确的是A.豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮气,属于物理变化B.向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸,在管口观察到红棕色气体,原因是HNO3分解生成了NO2C.将蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近,观察到白烟D.雷雨天气可以产生硝酸,不会给作物带来危害2如图所示,相同条件下,两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体,分别倒置于水槽中,然后通过导管缓慢通入氧气,边通边慢慢摇动试管,直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散,则（1）和（2）两个试管内溶液物质的量浓度之比为A.11B.43C.57D.753如图所示是实验室制取气体的装置，其中发生装置相同，干燥和集气装置有两套，分别用图1和图2表示。下列选项中正确的是选项发生装置中的药品干燥和集气装置A亚硫酸钠和饱和稀盐酸图2B大理石和稀盐酸图1C铜和稀硝酸图2D氧化钙和浓氨水图14下列关于硝酸的说法正确的是A.硝酸与金属反应时，主要是+5价的氮得电子B.浓硝酸与浓盐酸按31的体积比混合，所得的混合物叫王水C.硝酸电离出的H+能被Zn、Fe等金属还原成H2D.常温下，向浓硝酸中投入Fe片，会产生大量的红棕色气体5如图所示是验证气体性质的实验装置，下列有关说法不正确的是A.若水槽中是水，试管中是NO2，可观察到试管中液面上升，若再充入适量的O2可使液体充满整个试管B.若水槽中是NaOH溶液，试管中是Cl2，可观察到试管中液面上升C.若水槽中是水并滴有几滴紫色石蕊试液，试管中是SO2，可观察到试管中液面上升，试管中溶液呈无色D.若水槽中是水并滴有几滴酚酞试液，试管中是NH3，可观察到试管中液面上升，试管中溶液呈红色6用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心吸取一滴管浓硝酸后迅速插入细口瓶中(如图)，滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙，依次观察到如下现象：滴管内产生红棕色气体，液面下降；滴管内的液面上升，气体变成无色；滴管内的液面再次下降。下列说法中不正确的是A现象中产生的红棕色气体为NO2来源:Z#xx#k.ComB产生现象的原因是NO2与水反应C产生现象的原因是铜与稀硝酸反应D最终瓶内溶液中的溶质一定只有Cu(NO3)27在一定浓度的浓硝酸中加入m克铜镁合金恰好完全溶解(假定硝酸的还原产物只有NO2)，向反应后的混合溶液中滴加b mol/L NaOH溶液，当滴加到V mL时，恰好完全反应，得到沉淀质量为n克，则下列有关该实验的说法中正确的有沉淀中氢氧根的质量为（nm）克 恰好溶解后溶液中的物质的量为bVmol反应过程中转移的电子数为mol 生成NO2气体的体积为 L与合金反应的硝酸的物质的量为molABCD8将铁粉和铜粉的均匀混合物分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应，在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只有NO)。下列计算结果错误的是编号稀硝酸体积/mL100200300400剩余金属/g18.09.600NO体积/mL2 2404 4806 720VA.中溶解了8.4 g FeB.原混合物的总质量为105.6 gC.硝酸的浓度为4 molL-1D.中V=6 7209某小组同学欲探究NH3经一系列反应得到NH4NO3的过程，按如图所示装置进行实验。用A、B装置制备相关气体，可选药品:浓氨水、30%H2O2溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO2。AB（1）A装置制备的气体是，理由是。C D E F（2）装置C中可以盛放；装置C有多种作用，如使氨气和氧气充分混合、控制通入氨气和氧气的体积比，还用于。（3）装置连接顺序是ac、bd、e。（4）进行有关实验。在硬质玻璃管F中加入少量催化剂，点燃酒精灯。操作步骤实验现象解释原因打开c、d导管的止水夹，控制通入氨气和氧气的体积比小于12，使混合气体缓慢通入硬质玻璃管中E瓶中F中反应的化学方程式为关闭c导管的止水夹，并熄灭酒精灯E瓶中（5）本实验设置有尾气处理装置，但还会污染环境，原因是。10亚硝酸钙Ca(NO2)2是水泥混凝土外加剂的主要原料，可配制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等。某学习小组设计实验制备亚硝酸钙，实验装置如图所示(夹持装置略去)。已知:2NO+CaO2Ca(NO2)2；2NO2+CaO2Ca(NO3)2。请回答下列问题:（1）向三颈烧瓶中加入稀硝酸之前，应向装置中通入一段时间的N2，原因是。（2）仪器D的名称是；B中盛放的试剂是。（3）装置F中，酸性K2Cr2O7溶液可将剩余的NO氧化成N，溶液由橙色变为绿色(Cr3+)，发生反应的离子方程式是。（4）工业上可用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，反应原理为Ca(OH)2+ NO+NO2Ca(NO2)2+H2O。其部分工艺流程如图所示:该工艺需控制NO和NO2的物质的量之比接近11。若n(NO)n(NO2)11，则会导致；若n(NO)n(NO2)11，混合气体发生上述反应后，NO有剩余且不能被石灰乳吸收，导致排放的气体中NO含量升高。若n(NO)n(NO2)11，混合气体发生上述反应后，NO2有剩余，可与Ca(OH)2发生反应生成Ca(NO3)2，导致产品中Ca(NO3)2含量升高。（5）由题干信息知反应的化学方程式为3Ca(NO2)2+2H2SO4Ca(NO3)2+2CaSO4+4NO+2H2O，由生成 mol NO知，消耗Ca(NO2)2的质量约为4.42b g，则该样品的纯度为100%=%。1【答案】C 2【答案】D【解析】A、中的碎玻璃不与浓硝酸反应，但仍有红棕色气体产生，说明浓硝酸受热分解产生了二氧化氮和氧气，A正确；B、通过A分析可知，浓硝酸受热可以分解产生二氧化氮和氧气，所以中红棕色气体可能来源于硝酸分解，即不能表明中木炭与浓硝酸发生反应，B错误；C、实验中木炭没有与浓硝酸接触，浓硝酸没有被加热，生成的红棕色气体二氧化氮只能是挥发出的硝酸蒸气与红热木炭反应、或是挥发出的硝酸受热分解，从生成的二氧化氮看，都是来源于HNO3中+5价氮元素，所以红棕色气体是还原产物，C正确； D、由于空气中含有氧气，因此红热的木炭可能与氧气反应产生了CO2，且中木炭和浓硝酸并没有接触，因此不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应，D错误。答案选D。【名师点睛】这是一组探究性题型，明确浓硝酸的性质，例如浓硝酸的挥发性、不稳定性和强氧化性等是解答的关键。解题时需要将题目中产生红棕色气体NO2的两种可能性综合分析，另外还需要注意反应在空气中进行，因此就必须考虑空气中氧气对实验的干扰。平时复习要掌握信息的提取能力，突出知识迁移的能力。学&3【答案】C 4【答案】C【解析】ANaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液混合时，除了H+与OH反应外，还有与Ba2+反应生成BaSO4沉淀；BNH4Cl溶液与Ca(OH) 2溶液混合产生NH3H2O；CHNO3溶液与KOH溶液混合，为可溶性强酸与强碱反应只生成水的类型，符合该离子反应方程式；DNa2HPO4不能拆开成H+。故选C。5【答案】C【解析】A、氯化铵受热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又生成氯化铵固体，不能用加热氯化铵固体的方法制备氨气，A错误；B、气流方向错误，应该从右侧导管通入CO